Coronta de maíz carbonizada hidrotermalmente como alternativa para adsorber cobre, cadmio y plomo en disolución.

Abstract

Los metales pesados en la actualidad son uno de los contaminantes que más preocupan, por su alta persistencia en el medio ambiente, toxicidad y bioacumulación en seres vivos. La importancia de buscar técnicas capaces de inmovilizar estos contaminantes, sobre todo en matrices acuosas, medio por el cual existe mayor dispersión, es crucial para mantener los niveles de metales pesados en el medioambiente al mínimo. Las técnicas de descontaminación de matrices acuosas son variadas, se destaca la adsorción en la que se utilizan diversos materiales, uno de los más utilizados es el carbón activado, que puede ser reemplazado por biomasa residual sometida a una técnica de carbonización, una de ellas es la carbonización hidrotermal. Se plantea que con coronta de maíz carbonizada por medio de carbonización hidrotermal es posible adsorber cobre, cadmio y plomo que se encuentran disponibles como iones en disolución. Se tomaron tres muestras de coronta de maíz molida de tres secciones distintas, se caracterizaron según el contenido de cobre, cadmio y plomo inicial y se sometieron a carbonización hidrotermal. Por medio de observaciones de las estructuras de los materiales iniciales, sus carbonizados y carbón activado comercial en el microscopio electrónico de barrido, es posible conocer las similitudes y diferencias entre sí. Finalmente se realizaron adsorciones en coronta carbonizada y carbón activado con soluciones metálicas: un estudio preliminar de adsorción, el efecto de la variación de pH, masa de adsorbente y tiempo de contacto. Los resultados indican que la muestra de sección externa de coronta de maíz adsorbe mayor cantidad de metales que las otras dos secciones, comportándose de manera similar a carbón activado. El pH óptimo de adsorción de cobre y plomo es 5, y 7 para cadmio, durante el estudio de masa ambos materiales se comportaron de manera similar, aunque ambos disminuyeron su tasa de adsorción con el aumento de la masa de adsorbente. Respecto al tiempo de contacto, cobre, cadmio y plomo en coronta carbonizada y carbón activado alcanzaron el equilibrio a las 2 horas de iniciada la adsorción. Las adsorciones siguieron el patrón Pb>Cd>Cu, además, la eficiencia de coronta carbonizada expresada en porcentaje según lo adsorbido en carbón activado, es 99,1% para plomo, 69,1% y 61,4% para cadmio y cobre respectivamente. Se sugiere realizar en estudios posteriores una adsorción en competencia con los metales, considerar otras variables que podrían alterar la adsorción como la fuerza iónica y un estudio de la composición de los carbonizados obtenidos.

Heavy metals are currently one of the most worrying pollutants, due to their high persistence in the environment, toxicity and bioaccumulation in living beings. The importance of looking for techniques capable of immobilizing these pollutants, especially in aqueous matrices, a means by which there is greater dispersion, is crucial to keep the levels of heavy metals in the environment to a minimum. The techniques for decontamination of aqueous matrices are varied, the adsorption in which various materials are used stands out, one of the most used is activated carbon, which can be replaced by residual biomass subjected to a carbonization technique, one of these is hydrothermal carbonization. It is proposed that with carbonized corncob by means of hydrothermal carbonization it is possible to adsorb copper, cadmium and lead that are available as ions in solution. Three cob samples of ground corn were taken from three different sections, characterized by the initial content of copper, cadmium and lead, and implemented the hydrothermal carbonization. By means of observations of the structures of the initial materials, their carbonized and commercial activated carbon in the scanning electron microscope, it is possible to recognize similarities and differences between these. Finally, we performed adsorptions in carbonized corncob and activated carbon with metal solutions: a preliminary adsorption study, the effect of pH variation, adsorbent mass and contact time. The results indicate that the external section sample of corncob adsorb more lead content than the other two sections, behaving similarly to activated carbon. The optimal pH of copper and lead adsorption is 5,0 and 7,0 for cadmium, during the mass study both materials behaved similarly, although both decreased their adsorption rate with the increase of the mass of adsorbent. Regarding the contact time, copper, cadmium and lead in carbonized corncob and activated carbon reached equilibrium at 2 hours after the adsorption started. The adsorptions followed the pattern Pb>Cd>Cu, in addition, the carbonized corncob efficiency expressed in percentage as adsorbed on activated carbon is 99.1% for lead, 69.1% and 61.4% for cadmium and copper respectively. It is suggested to perform in later studies an adsorption in competition with metals, consider other variables that could alter the adsorption such as the ionic force and a study of the composition of the carbonized obtained.